Initiation au béton armé. Détermination de ferraillage complet dune
Initiation au béton armé. Détermination de ferraillage complet d'une poutre en flexion simple. (à l'état limite ultime)
Source: www.almohandiss.com
Initiation au béton armé. Détermination de ferraillage complet d'une poutre en flexion simple. (à l'état limite ultime). Source: www.almohandiss.com
Béton Armé I TEC185
Chapitre I : Introduction en béton armé. I- Généralités … 6-Condition de pénétration du béton dans les moules … ... 2 – détermination du ferraillage…
Rapport de Stage
LGCIE – Stage d'initiation à la Recherche / Pablo Peña I.3 Modélisation du comportement mécanique d'une structure en béton armé renforcée par collage.
Ductilité des structures en béton armée
29 abr. 2014 béton armé (poutres poteaux et voiles) d'une part
CHAPITRE 2 : LECTURE DE PLAN BATIMENT
5. DESSINS D'ARMATURES – PLANS DE FERRAILLAGES Le plan de masse qui définit la position de la construction sur le terrain ... Les plans de béton armé.
Starting Guide
Intégration complète des modules de calcul des éléments finis / béton armé / construction métallique / construction bois;. •. Possibilité d'effectuer
Portiques en béton armé Programme PIPO 74
et 6es passages inférieurs en portique ouvert (P.I.P.C.) sslcn les nouvelles règles techniques de conception et de calcul ces ouvrages en béton arné suivant la
CONCEPTION ET ETUDE DUN MUR DE SOUTÈNEMENT EN BA
The purpose of this thesis will be to make a study and a complete design of Les murs en béton armé sont bien adaptés pour la réalisation d'ouvrages en ...
Introduction au béton armé théorie et applications selon leurocode 2
L'ensemble est complété par des outils — volontairement simples — d'estima- tion des ordres de grandeur de prévision et de contrôle d'un dimensionnement.
Initiation au béton armé.Détermination de ferraillage complet d'une poutre en flexion simple (à l'état limite ultime) Source: www.almohandiss.com
Chap.1 Introduction au béton armé 1 gerald.hivin@ujf-grenoble.fr1. Principe du béton armé
1.1. Introduction et historique
Le béton armé correspond à un mariage judicieux de matériaux aux caractéristiquescomplémentaires : l"acier pour sa capacité à résister aux contraintes de traction et le béton pour sa
capacité à résister à la compression. Le béton étant lui-même un mélange intelligent de granulats,
de ciment et d"eau. Le ciment et l"acier résultent quant à eux de processus de fabrication spécifiques.Les méthodes de composition de béton permettant d"obtenir les performances voulues sont très
élaborés. Néanmoins pour donner des ordres de grandeur disons que la "recette" pour obtenir 1 m
3 de béton "courant" consiste à malaxer environ 1200 kg de graviers, 600 kg de sable, 400 kg deciment et 200 litres d"eau. Cela permet d"espérer, à 28 jours d"âge du béton, une résistance à la
compression de l"ordre de 30 MPa. Actuellement les bétons courants contrôlés atteignentrégulièrement 25 à 40 MPa, les bétons à haute performance (BHP) 50 à 100 MPa voire plus. La
résistance à la traction des bétons courants est de 8 à 12 fois plus faible et la rupture d"une pièce
sollicitée est brutale. Le béton est un matériau fragile et peu résistant à la traction (comme la pierre).
La pierre comme le béton ayant une très faible résistance à la traction ne permet pas de résoudre facilement le problème du franchissement qui pose la question de la résistance aux efforts internes de traction. Les voûtes ou les arcs sont une réponse à ce problème car leur forme permet de n"avoir que de la compression dans le matériau (reste néanmoins à résoudre la question des poussées horizontales en pied). Le bois etl"acier résistent aux efforts de compression et de traction. Mais pour que le béton résiste aussi il faut
l"armer ou le précontraindre. On trouvera ci-après un bref historique du béton armé...La découverte du ciment
Le mélange de Chaux, d"argile, de sable et d"eau est très ancien. Les Égyptiens l"utilisaient déjà 2600 ans av. J.-C. Vers le I er siècle, les Romains perfectionnèrent ce " liant » en y ajoutant de la terre volcanique de Pouzzole, ce qui lui permettait de prendre sous l"eau, ou en y ajoutant de la tuile broyée (tuileau), ce qui améliorait la prise et le durcissement. Un des premiers grands ouvrages en béton est le Panthéon de Rome, construit sous Adrien en 128 ap.J-C avec une coupole hémisphérique de 43,20 m de diamètre à base de béton de pouzzolane.Pourtant, la découverte du ciment est attribuée à Louis Vicat, jeune ingénieur de l"école nationale
des ponts et chaussées. En 1818, il fut le premier au monde à fabriquer, de manière artificielle et
contrôlée, des chaux hydrauliques dont il détermina les composants ainsi que leur proportion. La
région Grenobloise est au début du 20°siècle un haut lieu de production de ciment avec une
cinquantaine de cimenteries autour de Grenoble. Pendant l"année 1908, Jules Bied, directeur dulaboratoire de la société Pavin de Lafarge, découvre le Ciment Fondu©, fabriqué à partir de calcaire
et de bauxite, alors qu"il était à la recherche d"un liant hydraulique qui ne soit attaqué ni par l"eau de
mer ni par les eaux sulfatées.Fig 1.1 Le franchissement
Coupole du Panthéon
de Rome Source: www.almohandiss.com Chap.1 Introduction au béton armé 2 gerald.hivin@ujf-grenoble.frFig 1.2 La Casamaures La Tour Perret
Le 19° siècle. Béton moulé et pierres factices de ciment mouléLe béton de ciment est apparu en architecture grâce aux bétons moulés et aux pierres factices,
imitation des pierres de taille coulées en béton ; souvent du béton de ciment prompt naturel.
La pratique du moulage débuta au début du XIX e siècle dans les régions où l"on connaissait déjà lebanchage du pisé et grâce à la rapidité de prise du ciment prompt naturel (dit aussi ciment romain).
François Cointeraux faisait déjà des moulages à Lyon et Grenoble à la fin du XVIII e siècle. FrançoisCoignet fut un des plus importants promoteur du béton moulé. Industriel lyonnais, il bâtit son usine
de Saint-Denis (Paris) en 1855 en béton-pisé qu"il breveta.La pierre factice eut un véritable succès dans la région de Grenoble, grâce aux ciments prompts
naturels à partir des années 1840 (Ciment de la Porte de France par Dumolard et Viallet, Ciment
d"Uriol par Berthelot et Ciment de la Pérelle par la société Vicat ; aujourd"hui, seuls La Porte de
France et la Pérelle, propriétés de Vicat, produisent du ciment prompt naturel en Europe) . On
moulait tout, canalisation d"égouts, vases, statues, balustrades, pierres d"angles, de claveaux,corniches, modillons, etc. Cette pratique s"est répandue ensuite dans de nombreuses grandes villes
d"Europe. Les villes du nord de l"Italie ont aussi utilisé le ciment moulé, grâce au prompt importé de
Grenoble.
Grenoble est non seulement le pays de la
" houille blanche » mais aussi celui de l" " or gris » : La Casamaures vers 1855 et La TourPerret 1925 en témoignent. En Isère, on
bâtissait au 19°s de nombreuses maisons et surtout des églises avec des éléments architectoniques de ciment moulé comme l"église de Cessieu qui date de 1850, celle de Champier de 1853 ou encore l"égliseSaint-Bruno de Voiron (1857-1871), Saint-
Bruno de Grenoble (1869-1875) qui sont
entièrement en pierres factices de ciment prompt moulé. L"apparition des armatures avec le mortier arméL"armature de métal dans les mortiers provient
des techniques de moulage en sculpture et fut utilisé d"abord par des jardiniers expérimentateurs. Joseph- Louis Lambot àMiraval fabriqua en 1845 des caisses pour
orangers et réservoirs avec du fil de fer et du mortier, en 1849 une barque armée par un quadrillage de barres de fer, et enfin en 1855 il posa un brevet : le "ferciment", une combinaison de fer et de mortier pour les constructions navales et les caisses à fleur. Il construisit un canot en 1855 qui passa inaperçu à l"Exposition universelle de Paris.Joseph Monier déposa en 1867, à Paris, une
demande pour "un système de caisses- bassins mobiles en fer et ciment applicables à l"horticulture". Il réalisa un premier pont bi- poutre de 13,80m de portée à Chazelet. Après un long oubli, il fallut attendre l"extrême fin du XIXe siècle pour qu"en France, Hennebique, fasse à nouveau, usage du béton armé, lui donnant un véritable départ.La première réalisation en béton
armé : Barque de Joseph LouisLambot 1849. Musée de Brignoles
Dessins de J.L.Lambot
Pont bi-poutre de Chazelet,
1875, Joseph Monier Source: www.almohandiss.com
Chap.1 Introduction au béton armé 3 gerald.hivin@ujf-grenoble.frL"invention du béton armé
En Angleterre, des entrepreneurs comme Alexander Payne et Thaddeus Hyatt, tentèrent dans les années 1870 d"apprivoiser les armatures dans les bétons mais furent désavoués par descontradicteurs et quelques infortunes. Aux États-Unis les armatures métalliques du béton furent
dévoilées par William E. Ward et exploitées par Ernest Leslie Ransome, avec ses fers Ransome
dans les années 1880.Il fallut attendre la maîtrise du béton armé, les réflexions techniques d"ingénieurs pour voir
apparaître un véritable intérêt cimentier. François Hennebique abandonna ainsi son métier
d"entrepreneur en 1892 et devint ingénieur consultant. Il eut un succès considérable. Créa une
société de franchises en construction et bâtit des dizaines de milliers d"édifices.Il publia le magazine Béton armé à partir de 1898 pour faire connaître ses travaux qui permirent à la
charpenterie monolithe d"éliminer le ciment armé trop mince. Edmond Coignet et Napoléon de Tedesco ont communiqué, les premiers en 1894, un mode de calcul rationnel des ouvrages en béton aggloméré et en ciment armé.Les armatures, en fer, puis en acier, revêtent des formes variées : barres cylindriques lis ses, mais
aussi carrées, torsadées, crénelées, crantées, cannelées... On a aussi utilisé des chaînes, des
feuillards, des profilés de construction métallique. Les moules (ou "coffrages") seront longtemps en
bois, en fonte parfois et aujourd"hui couramment métalliques pour les ouvrages répétitifs, voire en
carton (poteaux circulaires). Ils permettent une liberté de forme et un coût par rapport à la pierre qui
expliquent le fort développement du béton armé au début du siècle.Le 20° siècle...
La circulaire du 20 octobre 1906 pose les premiers fondements techniques du béton armé, admis à figurer parmi les matériaux de construction classiques. De son côté, Charles Rabut, faisant ses premiers travaux théoriques sur le béton armé à l"École des Ponts et Chaussées, l"avait intégré à son programme dès 1897 (c"est le premier cours de béton armé), alors qu"il n"existait encore aucun manuel traitant du sujet. Il fait ainsi découvrir cette technique à de jeunes ingénieurs, dont Eugène Freyssinet, le père du béton précontraint. Son brevet est déposé en 1929. Mais, c"est seulement après la Seconde Guerre mondiale que la précontrainte commence à se développer. On doit aussi à Eugène Freyssinet l"idée de la vibration du béton.A partir des années 30, Pier Luigi Nervi conçoit des ouvrages en exploitant un procédé constructif
de son cru fondé sur l"utilisation du ferro-ciment, reprise perfectionnée du système Monnier. Le
principe : des doubles rangées d"arcs se coupent à angle droit (nervures). L"allègement de structure
ainsi obtenu permet de développer des portées considérables. Tout comme Freyssinet, AlbertCaquot a été sensibilisé au béton armé. Il construisit en 1920 le premier pont en bow-string (arc à
tirants) à Aulnoye et lance surtout le premier pont à haubans à Pierrelatte en 1952.Au cours du 20ème siècle les applications vont se multiplier : ouvrages d"art, réservoirs, châteaux
d"eau, tribunes, soutènements, planchers industriels,... Aujourd"hui beaucoup de ces ouvrages sedégradent, d"où une réflexion et des recherches sur le matériau et sur la conception des ouvrages
(durabilité, résistance au gel, enrobage...) Fin du 20° siècle, la recherche de hautes performancesLa fin des années 80 voit l"arrivée du Béton à Hautes Performances (BHP), d"une résistance à la
compression supérieure à 50 MPa. Allié à la précontrainte, ce matériau révolutionne la construction
des ouvrages d"art qui deviennent plus fins, plus élancés et plus durables. Au début des années 90,
Bouygues, Lafarge et Rhodia explorent le domaine de l"ultra-haute résistance, bien au-delà des 150
MPa.Pont du Sautet (Sud de
Grenoble). Albert Caquot, 1928 Source: www.almohandiss.com Chap.1 Introduction au béton armé 4 gerald.hivin@ujf-grenoble.fr Historique des règles définissant la conception et le calcul des ouvrages : · Circulaire du Ministère des Travaux Publics de 1906 (qq pages) · Circulaire Ministérielle de 1934 (30 pages)· Règles BA 45 (90 pages)
· Règles BA 60
· Circulaire Ministérielle de 1964
· Règles CC BA 68
· Règles BAEL 80 modifiées en 83
· Règles BAEL 91 (145 pages)
· Eurocode 2 "Règles unifiées communes pour les structures en béton"1.2. Un exemple d"ouvrage élémentaire
Fig.1.3 Poutre en béton non armé, de section droite rectangulaire b x h, franchissant une portée de
L mètres de nu à nu des appuis.
La poutre est sollicitée par son seul "poids propre", g, densité de charge uniformément répartie, exprimée en
daN, kN ou MN par "mètre linéaire" de poutre. Elle "travaille" en flexion "simple". A mi portée, le moment de
flexion est maximum, il a pour intensité : M max = g.L2/8Si on admet une distribution plane des contraintes normales agissant sur le béton de la section droite à mi-
portée, les contraintes maximales valent s bc = - sbt = Mmax.v/L = 6.Mmax/(bh2)Si l"intensité de ssss
bt reste inférieure à la résistance à la traction du béton, notée ftj , il n"y a pas risque de
rupture. b h LMembrure comprimée
Membrure
tendue bt bcL/2 Source: www.almohandiss.com
Chap.1 Introduction au béton armé 5 gerald.hivin@ujf-grenoble.fr Exercice :Avec cette hypothèse de distribution des contraintes, déterminer la portée maximum L d"une poutre en
béton non armé ne supportant que son propre poids ( = 25 kN/m3). Application numérique : b = 30cm, h =
60cm, ftj = 2MPa,
Solution :
Charge linéique uniforme g = bh
Moment fléchissant maximum M = g.L2/8
Contrainte maximum de traction sbt = 6.M/(bh2) = 6.bh. L2/(8 bh2) =3.. L2/(4h) < ftj D"où L < (ftj .4h/(3..)1/2 = (2x4x0,6/(4x0,025) 1/2 = 8mOn peut aussi représenter les forces
résultantes des compressions et des tractions N bc et NbtLeur intensité respective représente le
volume des prismes de compression et de traction de la Fig.1.1. Soit N bc = sbc.(h/2).(b/2) = N bc = 6.Mmax/(bh2).(h.b/4) N bc = 3 Mmax/(2h) = Nbt ou M max = Nbc (2/3).h = Nbt (2/3).hOn parle de "couple des forces intérieures
", de "bras de levier" Z = (2/3)h et de moment égal au moment de flexion maximum. Si on fait croître le moment de flexion en appliquant à la poutre non armée une charge d"exploitation, notée q, en daN, kN, ou MN par ml, la rupture brutale se produit si on atteint ssss bt = ftj La rupture se produit dans la zone où règne le moment de flexion maxi.Exercice :
1. Déterminer la charge " q » que peut supporter la poutre si b = 30cm, h = 60cm, L=6m, ftj = 2MPa
2. Calculer ensuite les forces résultantes des compressions et des tractions Nbc et Nbt
D"où l"idée
de disposer, préalablement à la mise en service, une (ou plusieurs) barres d"acier ("armatures")
parallèlement à la direction et capable d"équilibrer cet effort . On peut imaginer d"armer ou de " précontraindre » le béton. Nbc N bt Z = 2h/3 Fig.1.4 Couple de forces intérieures q Fig.1.5 Poutre non armée, chargée Source: www.almohandiss.comChap.1 Introduction au béton armé 6 gerald.hivin@ujf-grenoble.fr Fig.1.6. Association d"armature et de béton, mais l"armature est dans un fourreau.
Fig.1.7. Association d"armature et de béton avec plaques d"appui empêchant le glissement de l"armature et écrous sur tige filetée Fig.1.8. Association d"armature et de béton. L"armature adhère au béton.Cette solution est la plus économique. On parle du phénomène, naturel, d"adhérence entre le béton et acier
Fig.1.9. Béton précontraint
Il y a rupture par traction du béton, puis
glissement de la barre d"acier à l"intérieur du fourreau et ruine brutale.1. L"écrou est serré à l"aide d"une clé
dynamométrique de façon à exercer un effort de traction dans la barre et par conséquent un effort de compression dans le béton. Le béton est dit " précontraint »2. La poutre est ensuite chargée.
Le chargement a pour effet de
décomprimer la partie inférieure de la poutre et de comprimer la partie supérieure La barre d"acier, sollicitée en traction, est entourée par une "gaine" de béton. Un phénomène mécanique de frottement entre le béton et l"acier s"oppose au glissement de la barre.La barre, initialement passive, devient active
à la mise en service. Les deux plaques
d"appui interdisent le glissement relatif de l"acier par rapport au béton. Cette solution, mécanique, n"est pas utilisée dans la pratiqueSource: www.almohandiss.com
Chap.1 Introduction au béton armé 7 gerald.hivin@ujf-grenoble.fr Ce type de précontrainte est dite par post-tension. Mais dans le domaine du bâtiment la précontrainte par
fils adhérents est plus couramment utilisée. Il s"agit de couler du béton autour de câbles initialement tendus
par des vérins. Lorsque le béton atteint la résistance voulue, les vérins sont relâchés, et par adhérence les
câbles vont précontraindre le béton.Lors de l"étude d"une structure en béton armé, il va donc être nécessaire de connaître l"origine et l"intensité
des sollicitations de traction :· un effort normal de traction, un moment de flexion, un moment de torsion, un effort tranchant, induisent
des contraintes de traction dans le béton ; ce sont les plus faciles à exprimer et à quantifier à l"aide des
méthodes de la Résistance des Matériaux adaptées au matériau béton armé, mixte et hétérogène.
· les effets du retrait du béton, de la température (chocs thermiques, gradients de température), des
tassements différentiels éventuels des sols de fondations, des chocs, des séismes, des explosions, de
la grande hyperstaticité des ouvrages de bâtiment, sont connus mais difficiles à quantifier. On s"en
prémunit en respectant des dispositions constructives et en prévoyant des armatures minimales réglementaires.1.3 Actions, Combinaisons, Etats Limites
Les différentes étapes d"un projet de béton armé sont les suivantes:1. Analyse de la structure, modélisation
2. Détermination des actions ou bilan des charges
3. Descente de charges et combinaisons d"actions
4. Sollicitations (N, V et M)
5. Dimensionnement
6. Plans de coffrage et plans de ferraillage
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